Autores

Silva, S.L.S. (UERJ - UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO) ; Silva, T.M. (UFRJ-UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO)

Resumo

O debate sobre gestão ambiental, sobretudo, referente a recursos hídricos exige contribuições inter e multidisciplinares visando soluções tanto político-sociais quanto de ordem físico-estrutural. Assim, através da perspectiva geomorfológica de análise ambiental propomos o entendimento dos mecanismos evolutivos e de preservação dos recursos hídricos, a partir da avaliação e entendimento da dinâmica dos sistemas fluviais. Este trabalho tem por objetivo propor uma classificação de tipos evolutivos distintos de bacias de drenagem. A proposta apresentada foi exemplificada para 16 bacias convergentes para a Baía da Ilha Grande (RJ), sendo estabelecido 4 tipos principais de morfodinâmicas (coluvial, aluvial, mista e complexa) e seus subtipos, conforme os seguintes parâmetros de análise:articulação dos segmentos de vale da bacia, compartimentação geomorfológica, grau de influência tectônica e propensão à expansão da rede hidrográfica conforme arranjo e orientação dos lineamentos de drenagem.

Palavras chaves

bacia de drenagem; tipologia de bacias; morfodinâmica fluvial

Introdução

Problemas relacionados à gestão de recursos hídricos são preocupações comuns em diversas áreas e apresentam inúmeras peculiaridades devido ao conjunto de características locais que configuram diferentes bacias hidrográficas. Tomamos como área representativa do tema as bacias que drenam para o litoral sul do Rio de Janeiro, área que se caracteriza pela conjugação de um relevo contrastante, predominando morfologias serranas elevadas em contato abrupto com feições morfológicas suaves de planícies fluviais e flúvio-marinhas quaternárias. Tais características geomorfológicas, aliadas a ocorrência de significativa cobertura de mata atlântica preservada além de altos índices pluviométricos, favorecem à existência de rede de drenagem bem hierarquizada e disponibilidade de recursos hídricos, desde que haja uso e manejo adequado do terreno. Naturalmente, neste litoral há certa frequência de ocorrência de episódios de chuvas extremas nos meses de verão servindo como input de energia ao desencadeamento de movimentos gravitacionais de massa, tanto do tipo escorregamentos rasos em trechos escarpados quanto os do tipo corridas, que se iniciam em setores elevados e prolongam-se até as baixadas quaternárias,além de eventos de enchentes nos trechos de morfologia plana de fundos de vale. Além desta configuração físico-ambiental, a região desempenha papel relevante para o estado do Rio de Janeiro, pois além de apresentar inúmeros empreendimentos importantes e de grande porte, tais como: a Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (Usinas Nucleares Angra I, II e III), terminal petrolífero, estaleiros, ainda apresenta significativa atividade turística, propiciada pelas belezas cênicas naturais e pela localização privilegiada do município, situado entre as cidades de Rio de Janeiro e São Paulo. No entanto, associados à insuficiência de planejamento e manejo adequados, há na área processos desordenados de uso e ocupação do solo, que refletem em carência de espaços ambientalmente seguros e/ou economicamente acessíveis, além de um déficit hídrico devido à inadequada gestão de seus recursos. Além deste aspecto, as condições naturais de instabilidade ambiental geram impactos negativos à população, diretamente atingida pelos eventos naturais catastróficos, como os movimentos gravitacionais de massa e as enchentes e/ou submetida às repercussões socais destes eventos. Desta maneira, justifica-se a necessidade de compreensão da dinâmica dos sistemas fluviais da área, de forma a adequar os recursos existentes às demandas locais de manutenção das atividades socioeconômicas. Ressalta-se ainda que não só eventos de chuvas intensas são típicos desta área, como questões crônicas relacionadas à disponibilidade hídrica. Um dos municípios que enfrenta dificuldades de abastecimento é Angra dos Reis, que tem sofrido diversos episódios de escassez de água em épocas de estiagem, pois o sistema municipal de captação e distribuição de água é afetado diretamente pelos meses de seca que ocorrem no inverno, como também tem sérios problemas ligados ao grande aporte de sedimentos e detritos orgânicos para os eixos de drenagem que acabam por diminuir a eficiência do abastecimento local, gerando déficit hídrico em alguns bairros. Assim, a busca por uma compreensão mais refinada da dinâmica evolutiva das bacias de drenagem da área visa subsidiar políticas de planejamento e manejo de recursos hídricos, que carecem de informações mais refinadas para formação de arcabouço técnico consolidado. Como recurso metodológico para identificação de distintos comportamentos morfodinâmicos das bacias do litoral sul fluminense, buscar-se-á estabelecer classificação tipológica que demonstre dinâmicas distintas, a partir do emprego de método baseado na abordagem comparativa, considerando diferenças e semelhanças de aspectos físico-ambientais o qual pode se desenvolver em diferentes níveis escalares (LACOSTE, 2003; CASTRO et al., 2002).

Material e métodos

A metodologia empregada iniciou-se com a delimitação de todas as bacias do litoral sul fluminense que drenam para a Baía da Ilha Grande. Sendo selecionadas bacias com ocorrência de distintos compartimentos geomorfológicos e pela existência de rede de drenagem bem hierarquizada (predominando bacias de 3ª e 4ª ordens). Neste contexto, chegou-se ao total de 17 bacias, sendo adotadas para o referido trabalho apenas 16 bacias, uma vez que a bacia do rio Mambucaba por apresentar dimensões desproporcionais em relação às demais bacias (área total quatro vezes acima do valor das demais) não foi considerada na análise comparativa. Todas as análises foram realizadas em bases digitais (arquivos shapefile) e imagens Geo Eye através de ferramentas disponibilizadas pelo software ArcGis 9.3. Para as bacias analisadas, foi feita a análise e integração do seguintes conjuntos de dados: a) Análise da articulação dos segmentos de vale da bacia - baseada na concepção de Continuum Vertente-Canal (BIERMAN e MONTGOMERY, 2014), ou seja, a partir da relação entre canal de drenagem e encosta foi estabelecida a seguinte distinção para a morfodinâmica fluvial: ⇒ grau muito alto: segmentos onde predominam processos de transporte de sedimentos e a deposição é fraca ou inexistente; • grau alto: segmentos da bacia onde predominam processos de transporte (transmissão de energia e material; ⇒ grau moderado: segmentos onde a deposição de sedimentos fluviais é favorecida, havendo ainda processos de transporte através da transferência a outros ambientes (como no caso do ambiente costeiro); ⇒ grau baixo: segmentos da bacia onde predominam processos de deposição dos sedimentos fluviais. b) Análise da conformação dos compartimentos geomorfológicos – foram caracterizadas bacias de drenagem conforme a distribuição percentual das feições morfológicas existentes (informação extraída do mapa geomorfológico produzido por Silva (2002), em escala original de 1:50.000): ⇒ bacias quaternárias: até 50% de compartimentos de serras e predomínio do compartimento de planícies; ⇒ bacias serranas: de 50 a 80% de compartimentos serranos, sem ocorrência de compartimentos de transição ou reafeiçoados; ⇒ bacias serranas moderada: mais de 80% de feições serranas, predominantemente compostas de serras reafeiçoadas; ⇒ bacias serranas diversificadas: 50 a 80% do compartimento serrano (serras escarpadas e reafeiçoadas); ⇒ bacias serranas extremas: mais de 80% de serras, com predomínio das serras escarpadas mas com presença reduzida de serras de transição/reafeiçoadas; ⇒ bacias extremamente abruptas: mais de 80% de serras, com predomínio das serras escarpadas e não se identificam compartimentos de transição/reafeiçoadas. c) Análise a partir do arranjo de drenagem: análise comparativa entre o número de lineamentos da rede de drenagem e o parâmetro morfométrico de densidade hidrográfica dos canais de 1ª ordem da bacia Dh= N/A, onde N se refere ao número de canais e A refere a área total da bacia. De acordo com os valores de Dh encontrados estabelecemos o seguinte referencial: ⇒Dh alto: valores acima de 2; ⇒Dh intermediário: valores entre 1,5 e 2; ⇒Dh baixo: valores abaixo de 1,5. d) Análise do controle tectônico-estrutural das bacias analisadas: avaliação dada através da análise espacial conjunta de índices morfométricos de referência (Fator de Assimetria da Bacia de Drenagem–FABD e o Fator de Simetria Topográfica Transversa-FSTT), ocorrência de estruturas geológicas já mapeadas, e de feições morfotectônicas (alinhamentos de cristas; esporões perpendiculares ao lineamento principal da morfologia; facetas triangulares, presença de gullies ou vales suspensos; deslocamentos de linhas de cristas; e escarpas). A análise de cada aspecto separadamente já correspondeu a um determinado nível de análise, contudo, a integração desses aspectos possibilitou a elaboração de um quadro síntese no qual foram compartimentadas as informações em variados níveis de análise.

Resultado e discussão

A investigação realizada nas 16 bacias pré-selecionadas (Figura 1) baseada na concepção de Continuum Vertente-Canal (BIERMAN e MONTGOMERY, 2014), na qual se é avaliado os mecanismos de transferência de energia e alteração das formas fluviais e da distribuição espacial destas formas ao longo da bacia, foram identificados e classificados os seguintes segmentos de vales fluviais das bacias: A) Vales Rochosos: correspondem a vales estreitos e profundos, com fundos de vale onde há pouco estoque de sedimentos, predominando alta capacidade de transporte de sedimentos. O sistema fluvial nesta classe é capaz de mover eficientemente os sedimentos fornecidos pelas encostas. B) Vales Coluviais: são encontrados em cabeceiras das redes de drenagem, onde processos de encostas fornecem sedimentos para os fundos de vale por mecanismos erosivos, como fluxo de detritos e deslizamentos de terra, e na porção jusante o sedimento de encosta é fornecido mais rapidamente do que a capacidade dos processos fluviais diários tem para removê-los. C) Vales Aluviais: situam-se em trechos com baixo gradiente e colmatado por sedimentos. Os fluxos d’água são geralmente incapazes de erodir o leito rochoso e onde a morfologia de planícies de inundação e terraços são comuns. D) Vales Estuarinos: encontrados na interface entre ambientes terrestre e marinho. Tendo sido identificados na área de estudo as seguintes categorias de foz em suas bacias: antropizada, preservada, manguezal antropizada e manguezal preservada. Tendo em vista que uma bacia de drenagem se configura pela articulação de distintos trechos ou segmentos de drenagem, a morfodinâmica fluvial de uma bacia se traduz em uma combinação de trechos/segmentos, tendo sido classificadas os seguintes tipos: ⇒ bacias de morfodinâmica coluvial: nas quais predominam os processos coluviais e existe intensa relação do sistema encosta-calha. Nesta categoria foram identificadas as bacias: Areia do Pontal (bacia no. 7-. Fig1), Camorim (5), Cantagalo (2) e Garatucaia-Jacareí (1); ⇒ bacias de morfodinâmica mista:caracterizadas pela ação intercalada de trechos com predomínio de processos aluviais e coluviais. Sendo identificadas nesta categoria as bacias: Ambrósio (15), Frade (16), Jacuecanga (4),Japuíba (6) , Jurumirim (8), Córrego do Recife (13), Florestão (10) e Grataú (14) . A figura 2 exemplifica esta categoria; ⇒ bacias de morfodinâmica aluvial: caracterizadas pelo predomínio de processos aluviais. Sendo identificada nesta categoria a bacia do Córrego do Imbu; ⇒ morfodinâmica de alta complexidade geomorfológica: representam as bacias de grande dimensão e/ou variedade de trechos/segmentos identificados e onde os processos aluviais e coluviais atuam com elevada intensidade. Sendo identificadas nesta categoria as bacias dos rios Ariró (9) e Bracuí (12). No que diz respeito ao controle tectônico-estrutural existente nas bacias, foram avaliados, principalmente, através dos índices fornecidos pelos fatores FABD - Fator de Assimetria da Bacia de Drenagem e FSTT - Fator de Simetria Topográfica Transversa. O primeiro reflete o componente de deslocamento lateral do seu rio principal, perpendicularmente à direção de seu eixo, sendo obtido pela relação FA=100 (Ar/At), onde Ar corresponde à área da bacia à direita do rio (olhando para jusante) e At é a área total da bacia de drenagem. Nesta formulação valores de FABD próximos a 50 revelam pouca ou nenhuma atividade tectônica, enquanto que a evidência de basculamento vai aumentando conforme se distancia de 50 (acima ou abaixo). Já o segundo Fator (FSTT) é obtido pela relação T=Da/Dd, onde Da é a distância da linha média do eixo da bacia de drenagem até o canal ou a linha média do cinturão do meandro ativo e Dd é a distância da linha média da bacia ao divisor da bacia. Nesta formulação valores de FSTT, quando não há alteração do perfil topográfico, T é próximo a zero, enquanto a assimetria cresce na medida em que os valores de T se aproximam de 1. Os índices encontrados demonstraram que a maioria das bacias possui considerável influência de controle de tectônico-estrutural em sua evolução e indicam ser parâmetros que traduzem a suscetibilidade física do terreno à ocorrência de (re)ajustes geomorfológicos. Os dados apresentados na tabela 1 corroboram com esta informação, uma vez que há indícios de forte controle estrutural representado pela assimetria da bacia podem ser evidenciados tanto nos altos valores de FABD das bacias do Córrego do Imbu (66,2) e do Camorim (64,8) como em valores mais razoáveis como das bacias Monsuaba (20,4) e Garatucaia- Jacareí (30,8). Quanto ao deslocamento do canal ao longo da bacia os valores de FSTT demonstram que as bacias não apresentam assimetria constante desde o alto ao baixo curso, mas sim uma simetria diferenciada como p.ex. a bacia do rio Japuíba , que tem seu trecho de alto curso (0,8) muito mais assimétrico do que o médio (0,4) e baixo curso (0,3) , ou do rio Monsuaba, que ao contrário, apresenta o de baixo curso (0,9) com uma assimetria muito mais acentuada do que o médio (0,5) e o alto curso (0,6). As demais bacias avaliadas também apresentam irregularidade dos dados demonstrando o basculamento diferencial ao longo de uma mesma bacia.Temos que destacar a importância de se observar estes dois fatores (FABD e FSTT) em conjunto para se ter um bom diagnóstico sobre os controles estruturais da bacia de drenagem. Em relação ao arranjo dos compartimentos geomorfológico, a análise permitiu identificar as seguintes classes: a) bacias caracterizadas pela morfodinâmica aluvial, sendo denominadas de bacias de compartimentação quaternária e tendo como representante apenas a bacia do Córrego do Imbú nesta classe; b)bacias de que apresentam morfodinâmica fluvial de alta complexidade geomorfológica como as bacias de compartimentação diversificada dos rios Ariró e Bracuí; c)bacias de compartimentação serrana abrupta para as bacias do rio Ambrósio, Florestão, Frade e Córrego do Recife que apresentam morfodinâmica mista; bacias de compartimentação serrana moderada como a bacia do rio Areia do Pontal de morfodinâmica coluvial; enquanto a compartimentação serrana extrema ocorre nas bacias do rio Grataú, Jacuecanga, Japuíba e Jurumirim de morfodinâmica fluvial mista e na bacia do rio Monsuaba de morfodinâmica coluvial; e bacias de compartimentação serrana extremamente abrupta para as bacias do rio Camorim, Cantagalo e Garatucaia- Jacareí, onde predominam a morfodinâmica coluvial. Quanto ao arranjo de drenagem, consideramos que bacias com valores elevados de Dh(1ª ordem) tem maior propensão à expansão da rede de drenagem, pois canais de 1ª ordem são vetores deste mecanismo de expansão de cabeceiras. Este índice, associado a análise das orientações de lineamentos de drenagem, permite indicar em que direção preferencial a rede de drenagem está se expandindo. Assim, os dados coligidos demonstraram que as bacias que apresentam maiores índices de densidade hidrográfica são as bacias do rio do Ambrósio, do Cantagalo, Córrego do Recife, Florestão, Frade e Monsuaba; seguidas pelas bacias do rio Ariró, Garatucaia-Jacareí e Grataú com valores intermediários para densidade hidrográfica. Enquanto as bacias do rio Areia do Pontal, Camorim, Jacuecanga, Japuíba, Jurumirim, Córrego do Imbu e Bracuí apresentam baixos valores de densidade hidrográfica revelando uma menor propensão à expansão da rede hidrográfica. Isso releva que há uma diferenciação na área referente a bacias com tendência a uma morfodinâmica mais ativa e, portanto, com ação de mecanismos erosivos mais acentuados, contrastando com bacias em que processos erovisos são mais brandos. A integração desses aspectos possibilitou a elaboração de um quadro síntese (Quadro 1) no qual foram compartimentadas as informações em variados níveis de análise. A consideração nestes níveis mostra-se favorável a identificação da diversidade de comportamentos, dentro de um contexto que, a priori, mostra-se homogêneo.

Localização da área de estudo e das bacias de drenagem analisadas do litoral sul fluminense que drenam para Baía da Ilha Grande.


Modelo Digital de Elevação da bacia do rio Jacuecanga e seus respectivos segmentos de vales identificados para avaliação de seu grau de morfodinâmica


Parâmetros morfométricos das bacias de drenagem em estudo:


Quadro síntese das bacias analisadas.

Considerações Finais

Devido à peculiaridade dos processos de cada tipo de bacia, podemos inferir que as bacias do tipo coluvial, estão prioritariamente suscetíveis aos movimentos gravitacionais de massa. Por sua vez, as bacias de tipo aluvial têm maiores tendências de geração de enchentes devido ao abrupto contato entre o compartimento serrano e o de planície flúvio-marinha fazendo com que o fluxo de água e sedimentos da montante chegue mais rapidamente ao setor de baixo gradiente topográfico. Tal como ocorre nas bacias mistas, onde o fluxo de água e sedimentos atinge rapidamente os fundos de vale, o que é esperado para este tipo de sistema fluvial, no entanto, quando associado a situação de ocupação de sua foz pode intensificar os efeitos dos processos naturais de enchente, inundação e assoreamento. Já nas bacias com morfodinâmica de alta complexidade geomorfológica, o predomínio de um ou outro processo é condicionado por condições mais localizadas, visto que devido à sua extensão e área de contribuição, dentro da mesma bacia ocorrem diferenciações consideráveis dos elementos analisados. De certa forma buscamos subsidiar estudos mais específicos sobre o funcionamento dos sistemas hidrográficos das bacias estudadas, uma vez que os estudos existentes para a área são de caráter generalista (EIAs/Rimas) e/ou levantamentos regionais; e o refinamento da compreensão da dinâmica físico-ambiental individual das bacias, pode contribuir de forma efetiva na tomada de decisão dos gestores.

Agradecimentos

Agradecimentos ao GARTA (Grupo de Análise de Risco Tecnológico Ambiental da COPPE - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia/UFRJ) pelo fornecimento das imagens GeoEye utilizadas nos mapeamentos realizados e ao NEQUAT (Núcleo de Estudo do Quaternário e Tecnógeno – Instituto de Geociências/UFRJ) pelo apoio nas etapas de gabinete e na realização dos trabalhos de campo.

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